volatile in C

Posted on 2011-11-04 14:08  Kanone  阅读(191)  评论(0编辑  收藏  举报

  volatile关键字是一种类型修饰符,用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改,比如:操作系统、硬件或者其它线程等。遇到这个关键字声明的变量,编译器对访问该变量的代码就不再进行优化,从而可以提供对特殊地址的稳定访问。
  使用该关键字的例子如下:
  int volatile nVint;
  >>>>当要求使用volatile 声明的变量的值的时候,系统总是重新从它所在的内存读取数据,即使它前面的指令刚刚从该处读取过数据。而且读取的数据立刻被保存。
  例如:
  volatile int i=10;
  int a = i;
  ...
  //其他代码,并未明确告诉编译器,对i进行过操作
  int b = i;
  >>>>volatile 指出 i是随时可能发生变化的,每次使用它的时候必须从i的地址中读取,因而编译器生成的汇编代码会重新从i的地址读取数据放在b中。而优化做法是,由于编译器发现两次从i读数据的代码之间的代码没有对i进行过操作,它会自动把上次读的数据放在b中。而不是重新从i里面读。这样一来,如果i是一个寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错,所以说volatile可以保证对特殊地址的稳定访问。
  >>>>注意,在vc6中,一般调试模式没有进行代码优化,所以这个关键字的作用看不出来。下面通过插入汇编代码,测试有无volatile关键字,对程序最终代码的影响:
  >>>>首先,用classwizard建一个win32 console工程,插入一个voltest.cpp文件,输入下面的代码:
  >>
  #i nclude <stdio.h>
  void main()
  {
  int i=10;
  int a = i;
  printf("i= %d",a);
  //下面汇编语句的作用就是改变内存中i的值,但是又不让编译器知道
  __asm {
  mov dword ptr [ebp-4], 20h
  }
  int b = i;
  printf("i= %d",b);
  }
  然后,在调试版本模式运行程序,输出结果如下:
  i = 10
  i = 32
  然后,在release版本模式运行程序,输出结果如下:
  i = 10
  i = 10
  输出的结果明显表明,release模式下,编译器对代码进行了优化,第二次没有输出正确的i值。下面,我们把 i的声明加上volatile关键字,看看有什么变化:
  #i nclude <stdio.h>
  void main()
  {
  volatile int i=10;
  int a = i;
  printf("i= %d",a);
  __asm {
  mov dword ptr [ebp-4], 20h
  }
  int b = i;
  printf("i= %d",b);
  }
  分别在调试版本和release版本运行程序,输出都是:
  i = 10
  i = 32
  这说明这个关键字发挥了它的作用!
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  volatile对应的变量可能在你的程序本身不知道的情况下发生改变
  比如多线程的程序,共同访问的内存当中,多个程序都可以操纵这个变量
  你自己的程序,是无法判定何时这个变量会发生变化
  还比如,他和一个外部设备的某个状态对应,当外部设备发生操作的时候,通过驱动程序和中断事件,系统改变了这个变量的数值,而你的程序并不知道。
  对于volatile类型的变量,系统每次用到他的时候都是直接从对应的内存当中提取,而不会利用cache当中的原有数值,以适应它的未知何时会发生的变化,系统对这种变量的处理不会做优化——显然也是因为它的数值随时都可能变化的情况。
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  典型的例子
  for ( int i=0; i<100000; i++);
  这个语句用来测试空循环的速度的
  但是编译器肯定要把它优化掉,根本就不执行
  如果你写成
  for ( volatile int i=0; i<100000; i++);
  它就会执行了
  volatile的本意是“易变的”
  由于访问寄存器的速度要快过RAM,所以编译器一般都会作减少存取外部RAM的优化。比如:
  static int i=0;
  int main(void)
  {
  ...
  while (1)
  {
  if (i) dosomething();
  }
  }
  /* Interrupt service routine. */
  void ISR_2(void)
  {
  i=1;
  }
  程序的本意是希望ISR_2中断产生时,在main当中调用dosomething函数,但是,由于编译器判断在main函数里面没有修改过i,因此
  可能只执行一次对从i到某寄存器的读操作,然后每次if判断都只使用这个寄存器里面的“i副本”,导致dosomething永远也不会被
  调用。如果将变量加上volatile修饰,则编译器保证对此变量的读写操作都不会被优化(肯定执行)。此例中i也应该如此说明。
  一般说来,volatile用在如下的几个地方:
  1、中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile;
  2、多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile;
  3、存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明,因为每次对它的读写都可能由不同意义;
  另外,以上这几种情况经常还要同时考虑数据的完整性(相互关联的几个标志读了一半被打断了重写),在1中可以通过关中断来实
  现,2中可以禁止任务调度,3中则只能依靠硬件的良好设计了。